[发明专利]两步法制备钙钛矿吸收层的方法及钙钛矿太阳能电池

说明书

本发明公开了一种两步法制备钙钛矿吸收层的方法，在前驱体的制备过程中加入水，或在钙钛矿吸收层后处理的过程中采用有机溶剂‑水的混合溶剂进行后处理，水的加入改善了钙钛矿吸收层的粗糙度和平整度，降低了钙钛矿吸收层的针孔率。本发明还提供了一种包含上述钙钛矿吸收层的钙钛矿太阳能电池，其光电转换效率得到显著的提升。

技术领域

本发明涉及钙钛矿太阳能技术领域，尤其涉及一种两步法制备钙钛矿吸收层的方法及钙钛矿太阳能电池。

背景技术

钙钛矿太阳能电池由于具有光电转换效率高、成本低、制作简单等突出优点成为太阳能电池领域的研究热点，并且是目前最具应用前景的太阳能电池。在钙钛矿太阳能电池中，钙钛矿活性材料是其核心部分，钙钛矿薄膜质量好坏是影响器件性能的关键因素，因此，对钙钛矿成膜性能的研究具有重要意义。

目前钙钛矿薄膜的制备工艺主要有溶液旋涂、真空蒸镀等方法，其中溶液旋涂法工艺最为成熟。溶液旋涂法一般分为一步法和两步法。两步法是将钙钛矿薄膜的形成过程分为PbI₂的沉积和钙钛矿的形成，两步法所形成的钙钛矿薄膜粗糙度大，影响钙钛矿薄膜上电荷传输层的沉积及厚度，存在PbI₂或MAI、FAI残留。这些钙钛矿薄膜中的缺陷，会导致载流子复合，开路电压和短路电流降低，从而降低了电池的性能。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种两步法制备钙钛矿吸收层的方法及钙钛矿太阳能电池，能够减少钙钛矿吸收层的表面缺陷，提高钙钛矿太阳能电池的性能。

一种两步法制备钙钛矿吸收层的方法，包括以下步骤：

1)制备包含PbI₂的前驱体溶液；

2)在PbI₂前驱体溶液中加入水，形成混合溶液，所述混合溶液中，所述水与所述前驱体溶液的体积比为0.01％-5％；

3)旋涂混合溶液，退火，形成PbI₂薄膜；

4)在PbI₂薄膜上旋涂有机卤化物溶液，退火，得到钙钛矿吸收层。

一种两步法制备钙钛矿吸收层的方法，包括以下步骤：

1)制备包含PbI₂的前驱体溶液；

2)旋涂PbI₂前驱体溶液，退火，形成PbI₂薄膜；

3)在PbI₂薄膜上旋涂有机卤化物溶液，退火，得到钙钛矿薄膜；

4)在钙钛矿薄膜上旋涂后处理剂，所述后处理剂为有机溶剂-水溶液，所述有机溶剂-水溶液中，所述水与所述有机溶剂的体积比为0.1％-10％。

一种钙钛矿太阳能电池，包括透明导电层、电子传输层、钙钛矿吸收层、空穴传输层和背电极层，其特征在于，所述钙钛矿吸收层是采用上述权利要求1-8任一项所述的两步法制备钙钛矿吸收层的方法所制备的。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：钙钛矿吸收层制备的过程中，水的加入改善了钙钛矿薄膜的粗糙度和平整度，降低了薄膜的针孔率，能显著提升钙钛矿太阳能电池的光电转换效率。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。

图1为本发明钙钛矿太阳能电池的正式结构图；